B 3 Gen-Editierung und CRISPR/Cas - Expertenkommission ...
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EFI GUTACHTEN
2021
B 3 Gen-Editierung und
CRISPR/Cas
Download CRISPR/Cas ist ein Werkzeug zur Gen-Editierung, das u. a. dafür genutzt werden
Daten
kann, Ansätze für neue Therapien zu finden und Ursachen von Krankheiten zu
entschlüsseln. Fachleute schreiben CRISPR/Cas ein hohes Potenzial zu, weil es
Gen-Editierung vereinfacht und so den Kreis der Forschenden sowie der
Anwendungsgebiete enorm vergrößert.
B
1. Cas9
Leit-RNA
2.
3.
4.
1. Die Leit-RNA und ein Protein zum Schneiden der DNA,
wie Cas9, bilden ein CRISPR-System. 2. Das CRISPR/Cas-
System bindet gezielt an einen bestimmten DNA-Abschnitt.
3. Dort wird der DNA-Doppelstrang geschnitten. 4. An der
Schnittstelle kann DNA eingefügt oder entfernt werden.
68Kernthemen 2021 B 3 Gen-Editierung und CRISPR /Cas
Forschungs- und Innovationsaktivitäten zu CRISPR/Cas in den Bereichen Gesundheit
und Medizin sowie technische Verbesserungen von Deutschland und Großbritannien
relativ zu denen der USA 2012–2019
USA 100%
GB 16,7%
DE 18,3%
Publikationen
USA 100%
GB 3,8%
DE 3,4%
Patente
B
USA 100%
GB 5,9%
DE 5,9%
Klinische Studien
USA 100%
GB 10,4%
DE 6,7%
Unternehmen
Deutschland ist in der Forschung zu CRISPR/Cas in
den Bereichen Gesundheit und Medizin sowie technische
Verbesserungen vergleichsweise gut aufgestellt. Für
Erfindungen zu CRISPR/Cas, deren Nutzung für Patientinnen
und Patienten sowie die Kommerzialisierung durch
Unternehmen bestehen in Deutschland allerdings noch
unerschlossene Potenziale.
Quellenverzeichnis Infografiken siehe Kapitel D 7.
Quelle: Darstellung der Funktionsweise von CRISPR/Cas: Fröndhoff et al. (2019).
Forschungs- und Innovationsaktivitäten zu CRISPR/Cas: Zyontz und Pomeroy-Carter (2021).
69EFI GUTACHTEN
2021
B 3 Gen-Editierung und CRISPR/Cas
Die Gen-Schere CRISPR/Cas ist ein Werkzeug zur Mit Hilfe von CRISPR/Cas können Gene238 verändert,
Gen-Editierung, das u. a. dafür genutzt werden kann, aus- oder angeschaltet werden. Daraus ergeben sich
Ansätze für neue Therapien zu finden,232 Ursachen von neue Möglichkeiten, Erbkrankheiten zu behandeln.
B Krankheiten zu entschlüsseln,233 genetische Tests zu Mindestens 3 Prozent der Weltbevölkerung sind von
entwickeln234 und medizinische Grundlagenforschung einer Erbkrankheit betroffen, die durch den Fehler
zu betreiben235 (vgl. Boxen B 3-1 und B 3-2). eines einzelnen Gens ausgelöst wurde. Eine Korrek-
tur dieses fehlerhaften Gens könnte die Krankheit
Neben dem Einsatz von CRISPR/Cas für medizini- heilen.239
sche Zwecke (rote Biotechnologie) kommt CRISPR/
Cas auch in der Landwirtschaft (grüne Biotechno- Forscherinnen und Forscher schreiben CRISPR/Cas
logie) und in industriellen Anwendungen (weiße ein hohes Potenzial zu, weil es Gen-Editierung ver-
Biotechnologie) – beispielsweise zur Erzeugung einfacht und so den Kreis der Forschenden sowie
gent echnisch veränderter Enzyme, Zellen oder die Anwendungsgebiete enorm vergrößert. Dies hat
Mikroorganismen – zum Einsatz.236 In diesen Berei- in den letzten Jahren zu einer starken Zunahme der
chen bestehen zum Teil hohe Wertschöpfungspoten- FuE-Aktivitäten in Zusammenhang mit CRISPR/Cas
ziale.237 Dieses Kapitel fokussiert auf den Einsatz von geführt. Die meisten derzeitigen Entwicklungsarbei-
CRISPR/Cas zu medizinischen Zwecken. ten zu medizinischen Anwendungen von C RISPR/
Cas gelten als ethisch unbedenklich.244
Box B 3-1 CRISPR/Cas
CRISPR/Cas wurde als Teil des adaptiven bakteri- machen. Die Fähigkeit, DNA zu schneiden, macht
ellen Immunsystems entdeckt.240 Erkennt dieses man sich für die Gen-Editierung zunutze.
Immunsystem eine Infektion durch Viren, schnei-
det es die Desoxyribonukleinsäure (DNA) der Viren, Zum Schneiden von DNA benötigt ein CRISPR-System
um sie unschädlich zu machen. Die ausgeschnitte- zwei Komponenten: eine Leit-Ribonukleinsäure
nen Teile der Viren-DNA werden dann in die DNA (Leit-RNA) und ein Protein, das die DNA schneidet.242
des Bakteriums eingefügt. Innerhalb der DNA des Das am häufigsten verwendete Protein ist das Cas9-
Bakteriums befinden sich die Teile der Viren-DNA Protein aus dem Scharlacherreger (Streptococcus
zwischen flankierenden konstanten Regionen der pyogenes) – spCas9. Allerdings kann es passieren,
Bakterien-DNA. Der Wechsel von sich wiederholen- dass die DNA nicht nur an der beabsichtigten Stelle
den flankierenden DNA-Sequenzen und variablen geschnitten wird. In diesem Fall spricht man von
DNA-Sequenzen in der DNA von Bakterien erhielt sogenannten Off-Target-Effekten. Diese können im
den Namen CRISPR (Clustered Regularly Interspaced schlimmsten Fall eine Entartung der betroffenen
Short Palindromic Repeats 241). Diese CRISPR- Zelle und somit die Ausbildung eines Tumors zur
Sequenzen wiederum helfen dem Immunsystem des Folge haben.243 Off-Target-Effekte zu reduzieren ist
Bakteriums, die Viren-DNA beim nächsten Eindrin- ein zentraler Gegenstand der aktuellen Forschung.
gen zu erkennen, zu schneiden und unschädlich zu
70Kernthemen 2021 B 3 Gen-Editierung und CRISPR /Cas
Forscherinnen und Forscher in Deutschland bringen hinaus lässt sich mit CRISPR/Cas leichter eine hohe
sich aktiv in die Weiterentwicklung von CRISPR/ Effektivität erreichen als mit anderen Werkzeugen
Cas ein. Zwar spielt Deutschland in der CRISPR/ zur Gen-Editierung. Das bedeutet, dass sich leich-
Cas-Forschung – gemessen an der Anzahl von Pub- ter ein passendes CRISPR/Cas-Werkzeug entwi-
likationen in Fachzeitschriften – mit Rang drei im ckeln lässt, mit dem die beabsichtigte Veränderung
Ländervergleich eine bedeutende Rolle, bleibt jedoch des Genoms in einem großen Anteil der Zielzellen
mit großem Abstand hinter den USA und China erfolgreich durchgeführt werden kann. Zusätzlich
zurück. Zudem treten in Deutschland Schwächen in lässt sich CRISPR/Cas einfacher an neue Anwendun-
der Translation von Forschungsergebnissen in die gen anpassen, als dies bei früheren Gen-Editierungs-
Anwendung zutage. werkzeugen der Fall war.247
Diese Vorteile gegenüber früheren Methoden haben
B 3-1 Die Gen-Schere CRISPR/Cas als neues dazu geführt, dass CRISPR/Cas in der Grundlagen-
Werkzeug für die Medizin forschung bereits breit genutzt wird. Daneben haben
die Prinzipien von Open Science die weitere Ver
Das Erbgut hat einen maßgeblichen Einfluss auf den breitung von CRISPR/Cas begünstigt (vgl. Box B B
Aufbau und die Funktionsweise von Organismen. 3-3). Aufgrund seiner Vorteile gegenüber früheren
Demnach kann eine Veränderung des Erbguts eine Methoden zur Gen-Editierung hat CRISPR/Cas das
Änderung des Aufbaus oder der Funktionsweise Potenzial, zu neuen Therapieansätzen beizutragen
von Organismen zur Folge haben. Beim Menschen (vgl. Box B 3-2).
treten solche Veränderungen ganz natürlich durch
Fortpflanzung und Mutation auf. Diese Veränderun- Um diese individuellen und zielgerichteten neuen
gen können positive oder negative Auswirkungen Therapieansätze auch Patientinnen und Patienten in
haben oder können folgenlos bleiben. Zu den nega- Deutschland zugänglich zu machen, muss die nötige
tiven Auswirkungen gehört eine Vielzahl von Erb- Expertise für die Entwicklung und Anwendung dieser
krankheiten. Therapien allerdings in Deutschland vorhanden sein.
Dafür bedarf es der Kapazität und der Mechanismen,
Ein Anwendungsbereich für CRISPR/Cas ist die Forschungsergebnisse in Anwendungen zu über-
Heilung solcher Erbkrankheiten durch die gezielte führen und damit auch für Unternehmen neue Wert-
Veränderung des Erbguts. Bei Anwendungen am schöpfungspotenziale zu eröffnen.248
Menschen wird zwischen Anwendungen unterschie-
den, bei denen die dadurch ausgelöste genetische
Veränderung weitervererbt wird (Keimbahnthe- Deutschlands Leistungsstand im B 3–2
rapie,245 vgl. Box B 3-13), und Anwendungen, bei internationalen Vergleich
denen die Veränderung nicht weitervererbt wird, die
also nur das therapierte Individuum betreffen (soma- Deutschlands Leistungsstand bei der Weiterent-
tische Therapie).246 CRISPR/Cas ist nicht das erste wicklung und Anwendung von CRISPR/Cas lässt
Werkzeug, das zur Gen-Editierung genutzt wird (vgl. sich durch die Betrachtung verschiedener Indika-
Box B 3-2). Allerdings weist es gegenüber anderen toren ermitteln. Dazu gehören Indikatoren zu wis-
Werkzeugen zur Gen-Editierung entscheidende senschaftlichen Publikationen, Patentanmeldungen,
Vorteile auf. So ist CRISPR/Cas deutlich einfacher Anzahl an Unternehmen und klinischen Studien. Im
anzuwenden als frühere Werkzeuge zur Gen-Editie- Folgenden werden insbesondere Daten betrachtet,
rung und bietet dabei trotzdem eine hohe Präzision die die Anwendung von CRISPR/Cas im Bereich
und Effektivität. Eine hohe Präzision bedeutet dabei, Medizin und Gesundheit249 betreffen, sowie Daten
dass sich Bestandteile des Erbguts genau schnei- zu technischen Verbesserungen von CRISPR/Cas,250
den lassen und unerwünschte Veränderungen des die der Weiterentwicklung von CRISPR/Cas all-
Erbguts an anderen Stellen, sogenannte Off-Target- gemein dienen und deshalb keinem bestimmten
Effekte, besser adressiert werden können. Darüber Anwendungsbereich zugeordnet werden.
71EFI GUTACHTEN
2021
Box B 3-2 Entdeckung von CRISPR/Cas und Anwendungen in der medizinischen Forschung
Die ersten gezielten Veränderungen des bestehen- Therapien zur Heilung von Krankheiten zu entwickeln.
den genetischen Materials von Organismen mit Zell- Genetische Krankheiten werden häufig durch die
kern, zu denen auch der Mensch gehört, erfolgten Mutation eines einzelnen Gens verursacht. Welt-
1979 bei Hefen. Später wurden mit Zinkfingernukle- weit sind ca. 250 Millionen Menschen von einer
asen und sogenannten Transcription Activator-Like solchen monogenetischen Krankheit betroffen.253
Effector Nucleases (TALENs) bessere Werkzeuge zur Beispiele für Krankheiten, die von einem einzel-
Gen-Editierung entwickelt. nen fehlerhaften Gen ausgelöst werden, sind die
Beta-Thalassämie und die Sichelzellanämie,254 die
Dass CRISPR/Cas9 als einfach zu programmier mit Blutarmut einhergehen, die Lebersche Konge-
endes Werkzeug zum Schneiden beliebiger DNA- nitale Amaurose,255 die zur Erblindung führt, sowie
Sequenzen benutzt werden kann, zeigte 2012 eine die Huntington-Krankheit,256 die mit Symptomen
B Forschungsgruppe um Jennifer Doudna und Emma- wie Muskelschwund und Demenz einhergeht und zu
nuelle Charpentier,251 die für ihre Entdeckung 2020 frühzeitigem Tod führt.257 Für einige dieser Krank-
den Nobelpreis für Chemie erhielten. Kurz nach der heiten werden Therapien auf Basis von CRISPR/Cas
Entdeckung zeigten Forschungsgruppen um Feng bereits in klinischen Studien erprobt.
Zhang und George Church, dass CRISPR/Cas9 nicht
nur in Bakterien, sondern auch an tierischen Zellen Neben der Behandlung von Erbkrankheiten kann
funktioniert und dort genomische DNA schneiden CRISPR/Cas auch für die Behandlung von Infek
kann.252 tionskrankheiten wie etwa chronischen Erkrankun-
gen mit dem Humanen Immundefizienzvirus (HIV)
Die Entwicklung von CRISPR/Cas als Werkzeug, das eingesetzt werden. Ziel der Therapie ist es, die Zel-
Gene verändern, aus- oder anschalten kann, hat das len des Immunsystems durch gezieltes Inaktivieren
Editieren der in Zellen vorhandenen genetischen bestimmter Gene gegen den Erreger resistent zu
Informationen einer größeren Gruppe von Wissen- machen.258
schaftlerinnen und Wissenschaftlern zugänglich
gemacht. Durch CRISPR/Cas ist es nun praktisch Außerdem sollen zukünftig Immunzelltherapien
jedem molekularbiologischen Labor möglich, in gegen Krebs mit CRISPR/Cas effektiver gemacht
nahezu jeder beliebigen Zelle gezielt Gene zu ver- werden, indem die krebsbekämpfenden Zellen des
ändern. Somit wurden Arbeitsschritte, die vorher Immunsystems so editiert werden, dass sie gegen
für die meisten Forschenden unmöglich waren, zu die immunhemmende Wirkung der Tumorzellen
Routineaufgaben. Neben medizinischer Grundlagen- resistent werden.259
forschung wird CRISPR/Cas auch genutzt, um neue
Gute Position bei der Anzahl der Publikationen 5.585 Publikationen auf den Bereich Gesundheit und
Medizin, 4.719 Publikationen auf den Bereich tech-
Als Indikator für die Forschung im Bereich CRISPR/ nische Verbesserungen, 962 Publikationen auf den
Cas können Publikationen herangezogen werden. Im Bereich Landwirtschaft sowie 286 Publikationen auf
Folgenden werden wissenschaftliche Publikationen den Bereich industrielle Anwendungen.262 Die fol-
ab Juli 2012 betrachtet, dem Zeitpunkt der bedeuten- gende Analyse bezieht sich auf die Bereiche Gesund-
den CRISPR/Cas-Veröffentlichung durch Doudna heit und Medizin sowie technische Verbesserungen.
und Charpentier.260 Der Betrachtungszeitraum endet
Ende Dezember 2019. Publikationen zu CRISPR/Cas Die Anzahl der Publikationen pro Jahr ist seit
können den Bereichen Gesundheit und Medizin, tech- 2012 stark gestiegen (vgl. Abbildung B 3-4).263 Die
nische Verbesserungen, Landwirtschaft sowie indus- höchste Anzahl an Publikationen in den Bereichen
trielle Anwendungen zugeordnet werden.261 Von den Gesundheit und Medizin sowie technische Verbes-
insgesamt 11.552 erfassten Publikationen e ntfallen serungen weisen im Ländervergleich die USA mit
72Kernthemen 2021 B 3 Gen-Editierung und CRISPR /Cas
Die Bedeutung von Open Science für die CRISPR/Cas-Forschung Box B 3-3
Seit der Entdeckung von CRISPR/Cas als Werkzeug von Plasmiden, um bei Anfragen zur Bereitstellung
zur Gen-Editierung im Jahr 2012 erschienen dazu von Plasmiden auf deren effizienten, weltweiten
über 11.000 wissenschaftliche Publikationen (bis Zusendeprozess zurückgreifen zu können. Das spart
Dezember 2019) und es wurden über 4.000 Patent- Zeit und Geld. Zudem erhöht die Hinterlegung von
familien angemeldet (bis Dezember 2018).264 Plasmiden die Sichtbarkeit von Wissenschaftlerinnen
und Wissenschaftlern, was sich in erhöhten Zitatio-
Ein wichtiger Faktor in der Verbreitung von C RISPR/ nen ihrer Publikationen niederschlagen kann.266
Cas unter Forschenden sind Dienstleistungen wie
die des gemeinnützigen Unternehmens Addgene.265 Daneben ist die rasante Entwicklung der Forschung
Als Repositorium sammelt, teilt und verwahrt Add- zu CRISPR/Cas auch darauf zurückzuführen, dass das
gene Plasmide (kleine DNA-Moleküle), die von Wis- Broad Institute,267 das die Rechte an Feng Zhangs
senschaftlerinnen und Wissenschaftlern u. a. zur grundlegendem CRISPR-Patent hält, die Technologie B
Forschung mit CRISPR genutzt werden können. Damit kostenfrei für wissenschaftliche Forschung lizenziert.
ist es Forschenden möglich, direkt auf die Arbeit Allerdings wird die kommerzielle Verwendung durch
anderer Forschungsgruppen aufzubauen, ohne deren einen andauernden Patentstreit und die damit ein-
Arbeitsaufwand duplizieren zu müssen. Forschende hergehenden Unsicherheiten gelähmt.268
nutzen Repositorien wie Addgene zum Hinterlegen
Anzahl der CRISPR/Cas-Publikationen ausgewählter Länder und Regionen in den Abb B 3-4
Bereichen Gesundheit und Medizin sowie technische Verbesserungen Q3 2012–2019
Download
Daten
Publikationen
1.400
1.200
1.000
800
600
400
200
0
Jahr 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019
USA EU China Deutschland Japan Großbritannien
technische Verbesserungen
Gesundheit und Medizin
Quelle: Eigene Darstellung basierend auf Zyontz und Pomeroy-Carter (2021).
© EFI–Expertenkommission Forschung und Innovation 2021.
73EFI GUTACHTEN
2021
5.151 Publikationen auf, gefolgt von China (2.402), auf technische Verbesserungen. Im Zeitverlauf hat der
Deutschland (944), Japan (877) und Großbritannien Anteil der Publikationen im Bereich Gesundheit und
(860) (vgl. Abbildung B 3-5). Die Europäische Union Medizin in allen betrachteten Ländern und Regionen
(EU) weist mit 3.003 Publikationen in diesen Berei- zugenommen (vgl. Abbildung B 3-4).
chen mehr Publikationen auf als China, aber weni-
ger als die USA. In den letzten Jahren hat China den Die absolute Zahl der Publikationen in hochzitierten
Abstand zur EU allerdings verringern können. Der wissenschaftlichen Zeitschriften kann als Indikator
Anteil der Publikationen von Forscherinnen und For- für die Qualität der Forschungsarbeit herangezogen
schern in Deutschland in den Bereichen Gesundheit werden. Hier liegen die USA mit 2.283 dieser Top-
und Medizin sowie technische Verbesserungen an Publikationen auf Rang eins, gefolgt von China (587),
allen Publikationen in diesen Bereichen beträgt 9,2 Großbritannien (377), Deutschland (369)269 und Japan
Prozent. (219). Auf die EU insgesamt entfallen 1.146 Top-
Publikationen.
Forschende in den betrachteten Ländern und Regio-
nen sind sowohl im Bereich Gesundheit und Medi- Betrachtet man den Anteil der Publikationen von
B zin als auch im Bereich technische Verbesserungen Forscherinnen und Forschern an deutschen Institu
tätig. In den ersten Jahren der Forschungsarbeit nach tionen, der auf hochzitierte Zeitschriften entfällt (vgl.
Entdeckung von CRISPR/Cas als Werkzeug zur Gen- Abbildung B 3-6),270 befindet sich Deutschland mit
Editierung entfiel ein großer Anteil der Publikationen 39,1 Prozent der Publikationen nur noch im dicht
Abb B 3-5 Anzahl der CRISPR/Cas-Publikationen der Top-25-Länder und Regionen in den Bereichen
Gesundheit und Medizin sowie technische Verbesserungen Q3 2012–2019
Download
Daten
USA 2.839|2.312
EU 1.587|1.416
China 1.427|975
Deutschland 489|455
Japan 499|378
Großbritannien 504|356
Kanada 276|172
Frankreich 227|197
Niederlande 210 |163
Südkorea 186|170
Australien 179|117
Schweiz 144|127
Spanien 145|90
Dänemark 156|65
Italien 88|133
Schweden 112|70
Russland 57|91
Israel 78|54
Österreich 51|64
Indien 65|47
Singapur 65|41
Brasilien 69|37
Belgien 72|28
Taiwan (China) 51|33
Finnland 41|28
0 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 4.500 5.000 5.500
technische Verbesserungen
Gesundheit und Medizin
Quelle: Eigene Darstellung basierend auf Zyontz und Pomeroy-Carter (2021).
© EFI–Expertenkommission Forschung und Innovation 2021.
74Kernthemen 2021 B 3 Gen-Editierung und CRISPR /Cas
Anteil von Publikationen zu CRISPR/Cas der Top-25-Länder und Regionen in den Abb B 3-6
Bereichen Gesundheit und Medizin sowie technische Verbesserungen in hochzitierten
Download
Zeitschriften Q3 2012–2019 Daten
Schweiz 52,4%
Österreich 50,4%
Niederlande 47,7%
Israel 44,7%
Schweden 44,5%
USA 44,3%
Großbritannien 43,8%
Singapur 42,5%
Finnland 42,0%
Kanada 42,0%
Russland 41,9%
Frankreich 41,7% B
Spanien 40,9%
Deutschland 39,1%
Italien 38,5%
EU 38,2%
Belgien 38,0%
Dänemark 37,6%
Australien 36,1%
Südkorea 31,2%
Taiwan (China) 28,6%
Indien 25,0%
Japan 25,0%
Brasilien 24,5%
China 24,4%
% 0 10 20 30 40 50
Für die Betrachtung sind die Publikationen aus den Bereichen Gesundheit und Medizin sowie technische Verbesserungen
zusammengefasst.
Quelle: Eigene Darstellung basierend auf Zyontz und Pomeroy-Carter (2021).
© EFI–Expertenkommission Forschung und Innovation 2021.
g edrängten Mittelfeld und knapp über dem EU- det.271 Davon entfielen 1.192 Patentfamilien auf den
Durchschnitt von 38,2 Prozent. Die Schweiz, Öster- Bereich Gesundheit und Medizin, 1.800 Patent
reich und die Niederlande weisen die größten Anteile familien auf den Bereich technische Verbesserungen,
an Publikationen in hochzitierten Zeitschriften auf. 536 Patentfamilien auf den Bereich Landwirtschaft
Darüber hinaus zeigt sich, dass trotz der großen sowie 124 Patentfamilien auf den Bereich industri-
Anzahl chinesischer Publikationen mit 24,4 Prozent elle Anwendungen. Einige dieser Patentfamilien sind
nur ein relativ geringer Anteil in hochrangigen Zeit- einem Jahr vor 2012, dem Jahr der ersten Publika-
schriften erscheint. Auch Forscherinnen und For tion zu CRISPR/Cas als Werkzeug zur Gen-Editie-
scher in Japan veröffentlichen mit 25,0 Prozent der rung, zugeordnet. Dabei handelt es sich um Patente,
Publikationen vergleichsweise wenig in hochzitier- die bereits vor der ersten wissenschaftlichen Veröf-
ten Zeitschriften. fentlichung angemeldet wurden, um Patentschutz
zu erhalten. Daneben werden Patentfamilien dem
frühesten Jahr der in ihr enthaltenen Patente zuge-
Rückstand bei Patenten ordnet. Das kann dazu führen, dass CRISPR/Cas-
Patentfamilien einem Jahr vor 2012 zugeordnet wer-
Bis Ende des Jahres 2018 wurden Patente in insge- den, da zu d iesem Zeitpunkt wichtige Vorarbeiten
samt 3.652 CRISPR/Cas-Patentfamilien angemel- patentiert wurden.
75EFI GUTACHTEN
2021
Abb B 3-7 Anzahl der CRISPR/Cas-Patentfamilien ausgewählter Länder und Regionen in den
Bereichen Gesundheit und Medizin sowie technische Verbesserungen 1999–2018
Download
Daten
Patente
450
400
350
300
250
200
150
100
50
B
0
Jahr 1999–2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
USA China EU Japan Großbritannien Deutschland
technische Verbesserungen
Gesundheit und Medizin
Quelle: Eigene Darstellung basierend auf Zyontz und Pomeroy-Carter (2021).
© EFI–Expertenkommission Forschung und Innovation 2021.
Abb B 3-8 Anzahl der CRISPR/Cas-Patentfamilien der Top-20-Länder und der EU in den Bereichen
Gesundheit und Medizin sowie technische Verbesserungen 1999–2018
Download
Daten
USA 548|973
China 431|511
EU 66|164
Südkorea 48|63
Schweiz 56|29
Japan 17|53
Großbritannien 14|44
Deutschland 16|35
Frankreich 16|20
Kanada 15|16
Israel 11|14
Niederlande 2|22
Dänemark 6|17
Russland 8|6
Singapur 7|5
Australien 3|5
Italien 3|5
Österreich 2|5
Spanien 3|2
Litauen 1|4
Schweden 0|5
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600
technische Verbesserungen
Gesundheit und Medizin
Betrachtet werden Länder mit insgesamt mindestens fünf Patentfamilien in den Bereichen Gesundheit und Medizin sowie
technische Verbesserungen.
Quelle: Eigene Darstellung basierend auf Zyontz und Pomeroy-Carter (2021).
© EFI–Expertenkommission Forschung und Innovation 2021.
76Kernthemen 2021 B 3 Gen-Editierung und CRISPR /Cas
Anteil von CRISPR/Cas-Patentfamilien, die in mindestens drei Jurisdiktionen angemeldet Abb B 3-9
wurden, in den Bereichen Gesundheit und Medizin sowie technische Verbesserungen für
Download
ausgewählte Länder und Regionen 1999-2018 Daten
Schweiz 64,7%
Australien 62,5%
Frankreich 58,3%
Österreich 57,1%
Niederlande 54,2%
EU 45,7%
Kanada 45,2%
Südkorea 43,2%
Großbritannien 43,1%
USA 43,1%
Singapur 41,7%
Japan 41,4% B
Deutschland 41,2%
Schweden 40,0%
Spanien 40,0%
Israel 40,0%
Dänemark 39,1%
Italien 37,5%
Litauen 20,0%
Russland 14,3%
China 5,7%
% 0 10 20 30 40 50 60 70
Betrachtet werden Länder mit insgesamt mindestens fünf Patentfamilien in den Bereichen Gesundheit und Medizin sowie
technische Verbesserungen. Für die Betrachtung sind die Patentfamilien aus den Bereichen Gesundheit und Medizin
sowie technische Verbesserungen zusammengefasst. Große CRISPR/Cas-Patentfamilien sind solche, die in mindestens drei
Jurisdiktionen angemeldet sind.
Quelle: Eigene Darstellung basierend auf Zyontz und Pomeroy-Carter (2021).
© EFI–Expertenkommission Forschung und Innovation 2021.
Die Anzahl von CRISPR/Cas-Patentfamilien aus den e ntsprechenden weltweiten CRISPR/Cas-Patentfami-
Bereichen Gesundheit und Medizin sowie technische lien.273 Darüber hinaus weisen Großbritannien, Japan,
Verbesserungen hat in den betrachteten Ländern und die Schweiz und Südkorea zwar weniger Publikati-
Regionen nach 2012 stark zugenommen (vgl. Abbil- onen auf als Deutschland,274 die Erfinderinnen und
dung B 3-7).272 Der Anteil, der auf technische Verbes- Erfinder in diesen Ländern melden aber mehr Patente
serungen entfällt, ist deutlich höher als der Anteil des an als diejenigen in Deutschland (vgl. Abbildung
Bereichs Gesundheit und Medizin. Im Vergleich zu B 3-8).
CRISPR/Cas-Publikationen fällt die EU bei CRISPR/
Cas-Patentfamilien hingegen weit hinter die USA und Als ein Maß für die Qualität von Patenten kann die
auch China zurück. Anzahl an Jurisdiktionen herangezogen werden, in
denen ein Patent angemeldet wird. Von Erfinderinnen
Deutschland weist bei CRISPR/Cas-Patentfami- und Erfindern in der Schweiz wurden 64,7 Prozent
lien eine deutlich schwächere Position auf als bei der Patentfamilien in mindestens drei Jurisdiktionen
CRISPR/Cas-Publikationen. Während auf Forsche- angemeldet (vgl. Abbildung B 3-9). Damit liegt die
rinnen und Forscher in Deutschland 9,2 Prozent Schweiz deutlich über dem EU-Durchschnitt mit 45,7
aller Publikationen auf die Bereiche Gesundheit und Prozent, Großbritannien und den USA mit jeweils
Medizin sowie technische Verbesserungen entfallen, 43,1 Prozent, Japan mit 41,4 Prozent und Deutsch-
liegt der Anteil von Patentfamilien von Erfinderin- land mit 41,2 Prozent. Von Erfinderinnen und Erfin-
nen und Erfindern in Deutschland im Betrachtungs- dern aus China werden gar nur 5,7 Prozent der Patent-
zeitraum (1999 bis 2018) nur bei 1,7 Prozent der familien in drei oder mehr Jurisdiktionen angemeldet.
77EFI GUTACHTEN
2021
Abb B 3-10 Anzahl der CRISPR/Cas-Unternehmen in den Bereichen Gesundheit und Medizin sowie
technische Verbesserungen für ausgewählte Länder und Regionen Q2 2020
Download
Daten
USA 75|59
EU 13|18
Großbritannien 7|7
Deutschland 4|5
Japan 2|6
Kanada 4|3
Südkorea 4|3
China 3|4
Frankreich 3|4
Schweiz 3|1
Israel 1|3
Dänemark 2|1
B Niederlande 0|3
Irland 1|0
Italien 1|0
Singapur 1|0
Litauen 0|1
Österreich 0|1
Taiwan (China) 0|1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
technische Verbesserungen
Gesundheit und Medizin
Quelle: Eigene Darstellung basierend auf Zyontz und Pomeroy-Carter (2021).
© EFI–Expertenkommission Forschung und Innovation 2021.
Abb B 3-11 Anzahl von CRISPR/Cas-Unternehmen in den Bereichen Gesundheit und Medizin sowie
technische Verbesserungen nach Anzahl von Mitarbeitenden für ausgewählte Länder und
Download
Daten Regionen Q2 2020
53
50
40
30
26 25
20
11 11
10 9 9 10
4 5
2 2 3 2 2 2 2
0 1 1 1
Anzahl
1-10
11-100
101-500
> 500
1-10
101-500
1-10
11-100
101-500
> 500
1-10
11-100
> 500
11-100
> 500
101-500
1-10
11-100
101-500
> 500
Mitarbei-
tende
USA EU Deutschland Großbritannien Japan
Für die Betrachtung sind Unternehmen aus den Bereichen Gesundheit und Medizin sowie technische Verbesserungen zusammengefasst.
Quelle: Eigene Darstellung basierend auf Zyontz und Pomeroy-Carter (2021).
© EFI–Expertenkommission Forschung und Innovation 2021.
78Kernthemen 2021 B 3 Gen-Editierung und CRISPR /Cas
Geringe Anzahl deutscher CRISPR/Cas-Unternehmen deutlich höher als in Deutschland mit einem aus acht
Unternehmen.280 Trotz der geringen Beobachtungs-
Unternehmen, die CRISPR/Cas kommerzialisie- zahl für deutsche Unternehmen deutet sich an, dass
ren, wurden über Patentanmeldungen und Unter- die CRISPR/Cas-Technologie in den USA stärker
nehmenswebseiten identifiziert. 275 Grundlage für durch junge Unternehmen kommerzialisiert wird, als
die Analyse sind diejenigen Unternehmen, zu denen das in Deutschland der Fall ist.281
neben ihren CRISPR/Cas-Patenten auch weiterge-
hende Informationen verfügbar sind.276 Für das zweite
Quartal 2020 können so 278 CRISPR/Cas-Unterneh- Aufholbedarf bei klinischen Studien
men identifiziert werden, die teilweise in mehreren
Bereichen aktiv sind.277 Die meisten dieser Unter- Im Bereich Gesundheit und Medizin spielen klinische
nehmen sind im Bereich Gesundheit und Medizin Studien in der Überführung von Forschungsergeb
tätig (111 Unternehmen), gefolgt von den Bereichen nissen in die Anwendung eine entscheidende Rolle.
technische Verbesserungen (102 Unternehmen), For- Sie kommen u. a. zum Einsatz, um zu gewährleisten,
schungsdienstleistungen (101 Unternehmen), Land- dass Therapien und Medikamente sicher und wirksam
wirtschaft (42 Unternehmen) und industrielle Anwen- sind. B
dungen (22 Unternehmen).278
Klinische Studien, bei denen CRISPR/Cas zum Ein-
Die mit Abstand meisten CRISPR/Cas-Unternehmen, satz kommt, werden seit 2015 durchgeführt. Bei den
die den Bereichen Gesundheit und Medizin sowie meisten registrierten282 klinischen Studien (32 von 48
technische Verbesserungen zugeordnet werden kön Studien weltweit) haben mit CRISPR/Cas veränderte
nen, entfallen mit 134 Unternehmen auf die USA. In Zellen therapeutische Zwecke. In acht Studien dient
Großbritannien sind 14 und in Deutschland neun sol- CRISPR/Cas dazu, Zelllinien zu kreieren, in sechs
cher Unternehmen ansässig (vgl. Abbildung B 3-10). Fällen dient es der Genomsequenzierung und in zwei
Fällen handelt es sich um Übersichtsarbeiten.
Im Ländervergleich unterscheiden sich auch die
Charakteristika der Unternehmen, die mit CRISPR/ Die meisten registrierten klinischen Studien wer-
Cas arbeiten. Der Anteil der Unternehmen mit über den in China (27) und den USA (17) durchgeführt
100 Mitarbeitenden ist in Deutschland mit fünf (vgl. Abbildung B 3-12). In Deutschland ist nur eine
von neun Unternehmen höher als in den USA, wo klinische Studie registriert, in der CRISPR/Cas zum
dies auf 51 von 115 Unternehmen279 zutrifft (vgl. Einsatz kommt.283 In der Schweiz sind fünf klinische
Abbildung B 3-11). Gleichzeitig ist der Anteil von Studien registriert, die alle auf CRISPR Therapeu-
jungen, ab 2010 gegründeten CRISPR/Cas-Unter- tics, ein von Emmanuelle Charpentier gegründetes
nehmen in den USA mit 77 von 124 Unternehmen Unternehmen, zurückgehen.
Anzahl registrierter klinischer Studien unter Verwendung von CRISPR/Cas nach Ländern Abb B 3-12
Download
China 27 Daten
USA 17
Schweiz 5
Frankreich 2
Deutschland 1
Indien 1
Großbritannien 1
0 10 20 30
Quelle: Eigene Darstellung basierend auf Zyontz und Pomeroy-Carter (2021).
© EFI–Expertenkommission Forschung und Innovation 2021.
79EFI GUTACHTEN
2021
Gemischtes Bild beim Leistungsstand Deutschlands egulatorische Rahmenbedingungen spielen für F&I-
R
Aktivitäten eine wesentliche Rolle und können die
Deutschland nimmt in der Forschung zu CRISPR/ Wettbewerbsfähigkeit daher e ntweder positiv oder
Cas in den Bereichen Gesundheit und Medizin sowie negativ beeinflussen.287
technische Verbesserungen – gemessen an der Anzahl
der Publikationen – den dritten Platz, hinter den Im folgenden Abschnitt wird zunächst der Rechts-
USA und China, ein. Allerdings fällt Deutschland rahmen in der medizinischen Grundlagenforschung
im internationalen Vergleich zurück, wenn Kenn- und der präklinischen Forschung in Deutschland
zahlen zur Leistungsfähigkeit in der Anwendung dargestellt. Es folgt eine Betrachtung der regulatori-
und Kommerzialisierung der Technologie betrachtet schen Rahmenbedingungen und deren Auslegung im
werden. Bei Erfindungen – gemessen an der Anzahl Hinblick auf die klinische Prüfung von Therapeutika
der Patente – liegt Deutschland hinter Südkorea, für somatische Gentherapien.288 Daran anschließend
der Schweiz, Japan und Großbritannien, deren For- werden die außerrechtlichen, insbesondere finanziel
schende jedoch weniger Publikationen aufweisen als len und institutionellen Rahmenbedingungen für
Forschende in Deutschland. klinische Studien im Bereich der medizinischen
B Biotechnologie thematisiert.
In Deutschland sind weniger CRISPR/Cas-Unter-
nehmen ansässig als in Großbritannien und deutlich
weniger als in den USA. Zudem zeigt sich, dass die Komplexe Antragsverfahren in der Forschung
Kommerzialisierung in Deutschland tendenziell
durch größere und ältere U
nternehmen erfolgt, wäh- Medizinische Grundlagenforschung und präklinische
rend sie in den USA stärker durch junge Unterneh- Forschung sind Voraussetzung dafür, die Wirkung
men vorangetrieben wird. Um CRISPR/Cas den medizinischer Prozesse verstehen und neue Arznei-
Patientinnen und Patienten in Form von Therapien mittel entwickeln zu können.
zugänglich zu machen, sind klinische Studien not-
wendig. Jedoch steht die Zahl klinischer Studien in Die medizinische Grundlagenforschung und die
Deutschland deutlich h inter der vergleichsweise präklinische Forschung zur somatischen Genthera-
guten Forschungsposition zurück. pie werden in Deutschland im Wesentlichen durch
das Gentechnikgesetz (GenTG) reguliert.289 Labore
Die Analyse legt nahe, dass in Deutschland noch bzw. gentechnische Anlagen, in denen medizinische
unerschlossene Potenziale für Erfindungen zu Forschungsarbeiten mit genetisch veränderten Orga-
CRISPR/Cas und deren Nutzung für Patientinnen nismen (GVO) durchgeführt werden, müssen von
und Patienten sowie die Kommerzialisierung durch Forschenden bei den zuständigen landesspezifischen
Unternehmen vorhanden sind. Behörden angezeigt oder angemeldet und genehmigt
werden.290
B 3-3 Rechtliche und finanzielle Um die Sicherheit in der medizinischen Grundla-
Rahmenbedingungen genforschung und der präklinischen Forschung mit
GVO zu gewährleisten, sind die Anzeige-, Anmelde-
Eine im Auftrag der Expertenkommission durchge- und Genehmigungsverfahren mit hohen inhaltlichen
führte internationale Vergleichsstudie analysiert die Anforderungen verbunden. Einige Forschende in
Regulierung der Gen-Editierung in ausgewählten Deutschland beklagen jedoch im Hinblick auf die
Ländern auf dem Gebiet der somatischen Gentherapie Verfahren, dass diese trotz jahrzehntelanger Erfah-
und der Keimbahntherapie mit Blick auf ihre Aus rungen und der Möglichkeiten der Digitalisierung
wirkungen auf F&I. Verglichen werden dabei Länder, zu einem bürokratischen Aufwand führen, der in
die auf den Gebieten der Gentechnik sowie der Gen- keinem Verhältnis zum Risiko steht.291 Darüber
Editierung eine weltweit führende Rolle einnehmen.284 hinaus scheint der Vollzug des Gentechnikrechts in
Diese Länder stehen insbesondere in der Grundlagen- Deutschland, wohl abhängig vom jeweiligen Bun-
forschung und der präklinischen Forschung sowie desland, zuletzt eher wieder restriktiver geworden
im Bereich der Herstellung von Arzneimitteln für zu sein. Hinzu kommt eine bundesweit nicht immer
neuartige Therapien,285 zu denen auch Gentherapeu- einheitliche Praxis des Gesetzesvollzugs im Gen-
tika286 gehören, in intensivem Wettbewerb z ueinander. technikrecht.292
80Kernthemen 2021 B 3 Gen-Editierung und CRISPR /Cas
Die angeführten bürokratischen und regulatorischen werden zunächst die Anforderungen der Genehmi-
Hürden betreffen nicht nur die somatische Gen gungsverfahren beim PEI und den Ethikkommissio-
therapie, sondern die gesamte medizinische Grund- nen betrachtet. Daran anschließend werden die Ver-
lagenforschung und die präklinische Forschung. fahrensfristen thematisiert.
Am stärksten wirkt sich aus Sicht der Wissenschaft
die tierschutzrechtliche Regulierung nachteilig auf Um eine Genehmigung für eine klinische Studie zu
Forschung und Entwicklung aus. Viele Wissen- erhalten, müssen Forschende einen entsprechenden
schaftlerinnen und Wissenschaftler beklagen eine Antrag beim PEI stellen. Die einzureichenden Unter-
Überregulierung und sehen sich dadurch in ihrer lagen umfassen u. a. Angaben zum Gegenstand und
Forschung erheblich beeinträchtigt. Dies führt letzt- den Zielen der klinischen Prüfungen, den Prüfplan
endlich dazu, dass der Standort Deutschland für sowie Ergebnisse präklinischer Studien. Darüber
medizinische Grundlagenforschung und präklinische hinaus ist für die im Rahmen der klinischen Studien
Forschung an Attraktivität verliert. verwendeten Prüfpräparate eine behördliche Herstel-
lungserlaubnis erforderlich. Diese ist durch die Ein-
Um den administrativen Aufwand für Forschende haltung der guten Herstellungspraxis (Good Manu-
zu reduzieren, könnten gentechnische Arbeiten facturing Practice, GMP) zu belegen und wird von B
mit bestimmten Typen von gentechnisch veränder- der zuständigen Landesbehörde erteilt.296
ten Mikroorganismen von Regelungen des GenTG
per Rechtsverordnung ganz oder teilweise ausge- Die konkrete Anwendung der Einhaltung des euro-
nommen und Antragsverfahren gebündelt werden. päischen GMP-Standards für die Erteilung der
Zur Verbesserung der Rahmenbedingungen in der Herstellungserlaubnis von Prüfpräparaten wird
Grundlagenforschung und der präklinischen For- innerhalb der EU-Mitgliedstaaten teilweise unter-
schung könnte auch eine bundeseinheitliche Harmo- schiedlich interpretiert.297 In Deutschland erfolgen
nisierung der Anforderungen der landesspezifischen Umsetzung und Auslegung der Vorschriften nach
Behörden angestrebt werden.293 Einschätzung von Forschenden strenger als in ande-
ren Mitgliedstaaten der EU. So reicht in Großbri-
tannien, das zum Zeitpunkt der Untersuchung zwar
Hohe administrative Hürden für klinische Studien schon nicht mehr Mitglied der EU war, für das das
Unionsrecht aber einstweilen weiterhin galt, die
Um die Sicherheit und Wirksamkeit von Therapeu Einhaltung eines Prä-GMP-Standards für die Ertei-
tika zu gewährleisten und Forschungsergebnisse lung der Herstellungse rlaubnis. 298 Im Gegensatz
in die Anwendung zu bringen, bedarf es klinischer dazu müssen Prüfpräparate in Deutschland bereits
Studien. Diese sind in Deutschland für jegliche Arten von Anfang an uneingeschränkt dem GMP-Standard
von Therapeutika, d. h. auch für Therapeutika zur entsprechen.299
somatischen Gentherapie, genehmigungspflichtig
und durch das Arzneimittel- sowie das (Bio-)Medi- Voraussetzung für eine Zustimmung der zuständigen
zinrecht r eguliert. Sowohl das Arzneimittel- als auch Ethikkommission zur Durchführung klinischer Stu-
das (Bio-)Medizinrecht sind dabei in erheblichem dien ist die positive Beurteilung der eingereichten
Maß durch Gesetze auf Ebene der Europäischen Unterlagen. Diese umfassen u. a. eine Bewertung der
Union determiniert.294 vorhersehbaren Risiken und Nachteile der klinischen
Studien sowie die Abwägung mit dem voraussicht
Die Regulierung klinischer Studien erfolgt in lichen Nutzen für die Patientin bzw. den Patienten.300
Deutschland – ebenso wie in Frankreich, Groß- Allerdings erfolgt die Bewertung bisher nicht auf
britannien und der Schweiz – auf Grundlage einer Grundlage bundeseinheitlicher Kriterien, sondern
doppelten Präventivkontrolle.295 So bedarf es für die liegt im Ermessensspielraum der jeweils zuständigen
Durchführung klinischer Studien in Deutschland Ethikkommission. Gleiches gilt für multizentrische
zum einen einer vorherigen behördlichen Geneh- klinische Studien,301 bei denen die Ethikkommission
migung des Paul-Ehrlich-Instituts (PEI), durch die am Ort der Projektleiterin bzw. des Projektleiters die
die Sicherheit der klinischen Studie bescheinigt ethische Vertretbarkeit der klinischen Studie beurteilt.
wird. Zum anderen ist die zustimmende Bewertung Dies führt letztendlich dazu, dass es zu unterschiedli-
der zuständigen institutsinternen Ethikkommission chen Einschätzungen bezüglich der ethischen Vertret-
erforderlich, die die ethische Vertretbarkeit der Risi- barkeit klinischer Studien durch die Ethikkommissio-
ken der klinischen Studie bestätigt. Im Folgenden nen kommen kann.
81EFI GUTACHTEN
2021
und den USA die Genehmigung nach Ablauf einer
Box B 3-13 Regulierung der Embryonenforschung 30-tägigen Frist als erteilt.307
und der Keimbahntherapie
In den letzten Jahren ist auf dem Gebiet der Arznei-
mittel für neuartige Therapien eine hohe Zunahme
Die Embryonenforschung, d. h. die Forschung an der FuE-Aktivitäten zu beobachten.308 Angesichts
Embryonen zum Zweck des wissenschaftlichen dieser Entwicklung ist davon auszugehen, dass es in
Erkenntnisgewinns, ist – außer in Deutschland – naher Zukunft neben einem Anstieg an informalen
in allen im Rahmen der internationalen Ver- Beratungsanfragen auch zu einer erheblichen Erhö-
gleichsstudie betrachteten Ländern unter gewis- hung der f ormalen Genehmigungsverfahren kommen
sen, in der Regel sehr strengen, Voraussetzungen wird.309
erlaubt. So dürfen in den betrachteten Ländern
überzählige, durch künstliche Befruchtung her- Neben den hohen administrativen Anforderun-
gestellte sogenannte In-Vitro-Fertilisations- gen s ehen sich Forschende in Deutschland bei der
Embryonen für hochrangige Forschungszwecke Genehmigung klinischer Studien mit einer stren-
B verwendet und bis maximal zum 14. Tag ihrer gen Auslegung der rechtlichen Regelungen, u. a. im
Entwicklung kultiviert werden. In Großbritan- Hinblick auf eine Herstellungserlaubnis, konfron-
nien dürfen darüber hinaus auch eigens zu For- tiert. Darüber hinaus müssen Antragstellerinnen und
schungszwecken erzeugte Embryonen für die For- Antragsteller mit mehreren Behörden auf Bundes-
schung verwendet werden.302 und Landesebene in Kontakt treten. Insbesondere bei
multizentrischen Studien können bundeslandspezi
Die Keimbahntherapie, also die genetische Ver- fische, inhaltlich voneinander abweichende Vertrags-
änderung von Embryonen zu therapeutischen muster vorliegen, die unter Umständen zu erhebli-
Zwecken, hingegen ist praktisch in allen Ländern chen Verzögerungen bei den Genehmigungsverfahren
verboten. Der Deutsche Ethikrat vertritt in seiner führen. Außerdem findet durch die lokale Ansiedlung
2019 veröffentlichten Stellungnahme zu Eingrif- der Ethikkommissionen an Universitäten und For-
fen in die menschliche Keimbahn die Position, schungseinrichtungen keine Bewertung nach einheit-
dass sich aus der ethischen Analyse zwar keine lichen Maßstäben statt.
kategorische Unantastbarkeit der menschlichen
Keimbahn ergibt.303 Gleichzeitig beurteilt er Eine Vereinfachung des Genehmigungsverfahrens,310
Keimbahneingriffe derzeit wegen ihrer unabseh- eine bundesweite Harmonisierung der Verträge für
baren Risiken aber als ethisch unverantwortlich multizentrische Studien sowie eine weniger restrik
und fordert, u. a. im Einklang mit der WHO, ein tive Auslegung der Regulierung könnten dazu bei-
weltweites Anwendungsmoratorium.304 Um eine tragen, die Position Deutschlands bei klinischen Stu-
bessere Informationsbasis zu schaffen und die dien im internationalen Wettbewerb zu verbessern.
Bewusstseinsbildung zum Thema Keimbahn Um auch in Zukunft alle Genehmigungsverfahren
therapie im Speziellen und Gen-Editierung im fristgerecht bearbeiten zu können, sollte außerdem
Allgemeinen zu stärken, empfiehlt der Deutsche über eine Ausweitung der Personalkapazitäten bei
Ethikrat darüber hinaus einen breiten gesell- den zuständigen Genehmigungsbehörden nachge-
schaftlichen Diskurs.305 dacht werden.
Mangelnde Finanzierung für Translation
Darüber hinaus unterscheiden sich Genehmigungs- Die Erkenntnisse aus der medizinischen Forschung
verfahren in ihrer Ausgestaltung in den untersuchten schnell und effektiv Patientinnen und Patienten
Ländern voneinander. Während klinische Studien in zukommen zu lassen, ist von hohem gesellschaftli
Deutschland einer behördlichen Genehmigung bedür- chem und volkswirtschaftlichem Interesse. Klinische
fen, müssen sie in Japan lediglich bei der Behörde für Studien spielen bei der Translation von Erkenntnis-
Arzneimittel und Medizinprodukte angemeldet wer- sen aus der medizinischen Grundlagenforschung in
den.306 Im Gegensatz zu Deutschland, wo sich die die Anwendung die entscheidende Rolle und sind
Verfahrensfristen für die Genehmigung und Freigabe darüber hinaus ein Nachweis für die Innovationskraft
klinischer Studien auf 90 Tage belaufen, gilt in Japan klinischer Forschung.311
82Kernthemen 2021 B 3 Gen-Editierung und CRISPR /Cas
Von der Grundlagenforschung zum Medikament Abb B 3-14
Download
Forschung klinische Entwicklung Daten
Grundlagenforschung präklinische Phase I1) Phase II2) Phase III3) Medikamenten-
Forschung zulassung
500–650 Millionen Euro 500–850 Millionen Euro
€ € € € € € € € € €
€ € € € € €
bis zu 1.000 10–20 WSK 5–10 WSK 3–7 WSK 1–2 WSK
Wirkstoffkandidaten
(WSK)
B
weniger als 50–500 mehrere 100 bis 1.000
100 gesunde Patientinnen Patientinnen
Teilnehmende und Patienten und Patienten
pro Studie pro Studie pro Studie
Jahre 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1) Phase I: Sicherheits- und Verträglichkeitstests potenzieller Wirkstoffe.
2) Phase II: Nachweis der Wirksamkeit und Tests auf Nebenwirkungen.
3) Phase III: Bestätigung der Wirksamkeit und Tests auf Wechselwirkung mit anderen Medikamenten.
Quelle: Darstellung basierend auf Schüler (2016).
© EFI–Expertenkommission Forschung und Innovation 2021.
Medizinische Forschung geht mit langen Ent dien und Therapieoptimierungsstudien gewonnenen
wicklungs- und Innovationszyklen einher (vgl. Abbil- Erkenntnisse einen wichtigen Beitrag zur Steigerung
dung B 3-14), weshalb es einer langfristigen und der Effektivität und Qualität der Patientenversorgung
kontinuierlichen Finanzierung bedarf. Insbesondere leisten und sind dadurch für das Patientenwohl von
die klinischen Studien sind sehr kostenintensiv. Bei hoher Bedeutung.314
klinischen Studien kann zwischen industrie-finan-
zierten, kommerziellen und öffentlich-finanzierten, Die Finanzierung wissenschaftsgetriebener klini-
nicht-kommerziellen Studien (Investigator-Initiated scher Studien und Therapieoptimierungsstudien ohne
Trials) differenziert werden. Während industrie- unmittelbares Verwertungsinteresse, bei denen sich
finanzierte Studien vor allem mit einem kommerziel die Aufwendungen häufig auf hohe zweistellige Mil-
len Verwertungsinteresse einhergehen und die Ent- lionenbeträge belaufen, stellt ein erhebliches Problem
wicklung von Medikamenten zum Ziel haben, sind dar.315 Folglich können viele grundlegende Fragen
öffentlich-finanzierte Studien wissenschaftsgetrieben der medizinischen Versorgung, insbesondere in hoch
und beschäftigen sich häufig mit offenen komplexen innovativen Feldern wie der somatischen Genthera-
Fragen der medizinischen Versorgung.312 Eine Unter pie, nicht in klinische Studien überführt werden.316
kategorie der öffentlich-finanzierten Studien bilden Höhere finanzielle und personelle Kapazitäten der
die sogenannten Therapieoptimierungsstudien, im Universitätskliniken und eine gestärkte Infrastruktur
Rahmen derer geprüft wird, ob ein bereits zugelasse- könnten hier Abhilfe schaffen.
nes Medikament möglicherweise auch gegen weitere
Krankheiten eingesetzt werden kann.313 Dabei können Im Hinblick auf industrie-finanzierte Studien bekla-
insbesondere die aus wissenschaftsgetriebenen Stu- gen Fachleute, dass das Angebot an Wagniskapital
83EFI GUTACHTEN
2021
und anderen Finanzierungsquellen in Deutschland für Forschungsansätze in dem Maß weiterzuentwickeln,
klinische Studien in der medizinischen Biotechno dass eine Weiterführung in anderen Förderprogram-
logie sehr gering ist. Dies ist insbesondere auf die men wie z. B. EXIST-Forschungstransfer ermöglicht
langen Investitionsphasen bei der Wirkstoffent- wird und die Translation von Forschungsergebnissen
wicklung, die mit einem hohen Risiko einhergehen, in die Anwendung gelingt.320 Vielversprechend sind
zurückzuführen.317 So können potenzielle Wirkstoff- auch Ansätze wie Stanford ChEM-H,321 bei denen
kandidaten aus der Forschung aufgrund fehlender Forscherinnen und Forscher verschiedener Diszipli-
finanzieller Ressourcen häufig nicht bis zum Proof of nen mit Fachleuten aus der klinischen Praxis koope-
Concept in Phase II, in der die Sicherheit und Wirk- rieren, um schnell Innovationen in der Medizin her-
samkeit des Medikaments im Rahmen klinischer vorzubringen.
Studien evaluiert werden, weiterentwickelt werden.
Fachleute verweisen zudem auf erhebliche Finanzie- Eine Voraussetzung für das Gelingen solcher Pro-
rungsprobleme beim Übergang von Phase II zu Phase gramme ist es, die Durchführung klinischer Studien
III, in der die neuen Medikamente an mehreren hun- für Ärztinnen und Ärzte attraktiv zu gestalten. 322
dert Patientinnen und Patienten getestet werden (vgl. Dies kann u.a. durch die feste Verankerung von
B Abbildung B 3-14). Forschungszeiten sowie durch geeignete Organisa-
tionsstrukturen erreicht werden. Diese sollten ein
Durch das Fehlen einer durchgängigen Finanzie- angemessenes Verhältnis zwischen Forschung und
rungskette von der öffentlichen Forschungsförderung Versorgung ermöglichen und dadurch den Austausch
über die Seed-Förderung bis zur Wachstumsfinan- zwischen Forschenden zulassen.323
zierung wird die Translation von Forschungsergeb-
nissen in die kommerzielle Umsetzung und Anwen- Einige Fachleute sprechen sich darüber hinaus für
dung erschwert. Vor diesem Hintergrund begrüßt die die Schaffung eines Zentrums aus, das die Akteure
Expertenkommission Initiativen wie das kürzlich aus der Forschung verschiedener Standorte mit
angekündigte und zunächst mit 50 Millionen Euro einander vernetzt.324 Denkbar wäre eine Institution
ausgestattete Förderprogramm zur Entwicklung von ähnlich dem Catapult-Programm in Großbritannien.
Medikamenten und anderen Therapeutika gegen Dieses bündelt das Know-how zu Beantragungs-
Covid-19, das das Ziel verfolgt, die klinische Ent- und Zulassungsfragen, stellt Start-ups und kleinen
wicklung in den Phasen I und II zu unterstützen. Gentechnik-Unternehmen Expertise zum Aufbau von
Unternehmen zur Seite und ist eine zentrale Plattform
Um die Finanzierung kommerzieller klinischer Stu- für Finanzierungsbedarfe und Investitionsmöglich-
dien, insbesondere in den finalen Phasen der Wirk- keiten.325
stoffentwicklung, zu verbessern und die Translation
zu fördern, bedarf es einer Mobilisierung privaten
Kapitals. Hierfür könnten entsprechende (steuerliche) Handlungsempfehlungen B 3–4
Anreize für Investoren geschaffen werden. Darüber
hinaus kann der von der Bundesregierung aufgelegte Die Gen-Schere CRISPR/Cas ist ein Werkzeug zur
Zukunftsfonds zu einer Verbesserung der finanziellen Gen-Editierung, das neue Impulse in der medizini-
Rahmenbedingungen beitragen.318 schen Grundlagenforschung setzt und neue Therapie-
ansätze für viele Krankheiten ermöglicht. Durch das
Neben finanziellen Rahmenbedingungen existieren zielgerichtete Verändern genetischer Informationen
weitere Katalysatoren, die der Translation zuträglich wird es möglich, die Ursache von Erbkrankheiten
sind. So zielt beispielsweise die 2019 eingeführte direkt zu beheben. Ein besonders großes Potenzial
Fördermaßnahme GO-Bio initial des Bundesminis- liegt dabei im Bereich der somatischen Gentherapie,
teriums für Bildung und Forschung (BMBF) darauf mit der ein hoher Patientennutzen und ökonomische
ab, die Identifizierung und Entwicklung von frühen Wertschöpfungspotenziale einhergehen. Um die
Forschungsansätzen in den Lebenswissenschaften mit CRISPR/Cas verbundenen Potenziale zu heben,
mit erkennbarem Innovationspotenzial zu unterstüt- bedarf es weiterer großer Fortschritte sowohl in
zen.319 Um Forschende besser auf den Erkenntnis- der Forschung als auch in der Translation von For-
transfer vorzubereiten, sind in dem Programm auch schungsergebnissen in die Anwendung. Die Experten-
ergänzende Unterstützungsmaßnahmen wie Gründer- kommission empfiehlt daher folgende Maßnahmen:
gespräche integriert. Ziel des Programms ist es, die
84Kernthemen 2021 B 3 Gen-Editierung und CRISPR /Cas
Genehmigungsverfahren beschleunigen Anwendung. Daher sollte die Durchführbarkeit
klinischer Studien durch vorteilhaftere Rah-
– Für Vorhaben von der Grundlagenforschung über menbedingungen wie beispielsweise schnellere,
die angewandte Forschung bis zur Anwendung effizientere und weniger kleinteilige Genehmi-
am Menschen in klinischen Studien müssen gungsverfahren verbessert werden. Außerdem
Genehmigungsverfahren – immer unter der sollte die Attraktivität der Mitarbeit an klinischen
Maxime der Wahrung von Sicherheit und ethi- Studien für Ärztinnen und Ärzte erhöht werden.
scher Vertretbarkeit – so gestaltet werden, dass – Programme wie GO-Bio initial, die bereits in
der administrative Aufwand für Forscherinnen einer frühen Phase des FuE-Prozesses ansetzen
und Forscher reduziert wird. und auf einen lückenlosen und professionali-
– Damit Genehmigungsverfahren auch zukünftig sierten Transfer von Ideen in die Anwendung
möglichst zügig abgeschlossen werden können, abzielen, sollten fortgeführt und mit ausreichend
muss der Personalbestand innerhalb der Geneh- finanziellen Mitteln ausgestattet werden.
migungsbehörden frühzeitig an die zu erwar
tende Zunahme der Genehmigungsverfahren
angepasst werden. Rahmenbedingungen für Bereitstellung von B
– Zudem sollte es ermöglicht werden, miteinander Wagniskapital verbessern
verwandte Anträge und Genehmigungsverfah-
ren zu bündeln. Darüber hinaus sollte angestrebt – Die langen Forschungs- und Entwicklungszyklen
werden, Genehmigungsverfahren über Bundes- in der medizinischen Biotechnologie gehen mit
länder hinweg zu harmonisieren. einem enormen Finanzierungsbedarf und e inem
hohen Risiko einher. Die Expertenkommission
mahnt erneut an, die Rahmenbedingungen für die
Spitzenforschung in CRISPR/Cas stärken Bereitstellung von privatem Wagnis- und Wachs-
tumskapital zu verbessern. Sie begrüßt in diesem
– Um die Spitzenforschung im Bereich CRISPR/ Zusammenhang die Einrichtung des Zukunfts-
Cas zu stärken, sollten einige Leuchtturmprojekte fonds, der sowohl bahnbrechende Technologien,
an international wettbewerbsfähigen deutschen speziell im Bereich der Biotechnologie, als auch
Standorten ausgebaut oder neu geschaffen wer- große Finanzierungsrunden für Start-ups und
den. Bei diesen Leuchtturmprojekten sollte die deren Skalierung unterstützen soll, und fordert
Überführung der wissenschaftlichen Ergebnisse dessen rasche Umsetzung.
in die medizinische Anwendung einen hohen
Stellenwert erhalten.
Gesellschaftlichen Diskurs fördern
Translation von wissenschaftlichen Erkenntnissen – Die Expertenkommission erachtet es für wich-
unterstützen tig, die Gesellschaft regelmäßig über die mit
CRISPR/Cas verbundenen Potenziale und Risi-
– Es sollten insbesondere interdisziplinäre Koope- ken zu informieren und den dazugehörigen
rationen und Arbeitsgruppen initiiert und geför- gesellschaftlichen Diskurs weiterhin zu führen.
dert werden, die durch eine frühe Interaktion
zwischen Forschung und klinischer Praxis die
Translation unterstützen und Innovationen her- Open Science ausbauen
vorbringen.
– Für die Beratung der Forschenden und für die – Das Prinzip Open Science hat frühzeitig Wissen
Vernetzung mit verschiedenen Stakeholder- im Bereich CRISPR/Cas transparent und zugäng-
gruppen sollte die Gründung eines Deutschen lich gemacht und damit sowohl die Verbrei-
Gentherapiezentrums diskutiert werden, das die tung wissenschaftlicher Erkenntnisse als auch
Rolle eines Kompetenzzentrums für Translation deren Weiterentwicklung beschleunigt sowie die
von der Grundlagenforschung und präklinischen Exzellenz wissenschaftlicher Arbeit unterstützt.
Forschung in die klinische Anwendung einneh- Die Möglichkeiten und Instrumente von Open
men kann. Science entlang des Forschungsprozesses sollten
– Klinische Studien sind Voraussetzung für die daher weiterentwickelt und gefördert werden.
Translation von Forschungsergebnissen in die
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